重磅！沖洗耗時(shí)五年，科學(xué)家首次公布黑洞“全景”照片

每經(jīng)編輯 杜宇

M87黑洞長(zhǎng)什么樣？從人們印象中的“紅色加熱器”，到如今有了更多的細(xì)節(jié)。

據(jù)央視新聞4月27日消息，2019年4月，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”合作組織EHT發(fā)布了人類歷史上第一張黑洞照片，引發(fā)了全球高度關(guān)注，該黑洞被稱為M87，其酷似甜甜圈的形象給人們留下了十分深刻的印象。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)路如森研究員領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在M87黑洞的成像研究方面取得最新進(jìn)展，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)M87黑洞及其周圍吸積流和噴流的共同成像探測(cè)。這一成果北京時(shí)間4月26日晚在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

在這次對(duì)黑洞的研究中，中科院上海天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)利用全球各地的總共16個(gè)觀測(cè)臺(tái)站，在不同于此前事件視界望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)頻段，完成了成像與科學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)M87黑洞及其周圍吸積流和噴流的共同成像探測(cè)，給該黑洞及其周圍的“環(huán)境”拍攝了“全景照”，并首次顯示出了中央超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流起源之間的聯(lián)系。

16個(gè)參與觀測(cè)的臺(tái)站。MPIfR/Helge Rottmann 圖 

中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)路如森研究員介紹，與之前的事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的M87黑洞的首張照片相比，我們可以看到這張新照片上這個(gè)所謂的“甜甜圈”，它是比之前的結(jié)果大了50%，這是一個(gè)主要的結(jié)果。并且不單是看到了這個(gè)“甜甜圈”，在這里我們還可以看到，此時(shí)這個(gè)黑洞不再孤單，我們還看到了黑洞噴發(fā)的噴流。

據(jù)了解，與此前“事件視界望遠(yuǎn)鏡”合作組織拍攝的照片不同的是，之前的是黑洞的“特寫”，人們能夠看到的是亮環(huán)圍繞著中間的黑洞陰影。而這次拍攝到的則是“全景”，在這張照片中有黑洞、黑洞周圍的吸積流以及從吸積盤附近延伸向遠(yuǎn)處的噴流。作為事件視界望遠(yuǎn)鏡黑洞照片的拓展，充分展現(xiàn)了黑洞和它周圍環(huán)境的關(guān)系。

據(jù)澎湃新聞，上海天文臺(tái)的天文學(xué)家、中德馬普伙伴小組組長(zhǎng)、論文的第一作者路如森表示，黑洞周圍的物質(zhì)被認(rèn)為是在一個(gè)被稱為吸積的過(guò)程中落入黑洞的，但是從來(lái)沒(méi)有人直接對(duì)它進(jìn)行過(guò)成像。“我們之前看到的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在3.5毫米波長(zhǎng)變得更大、更厚。這表明在新的圖像中可以看到落入黑洞的物質(zhì)產(chǎn)生了額外的輻射。這使得我們能夠更全面地了解黑洞周圍的物理過(guò)程。”

此次的觀測(cè)結(jié)果由全球毫米波甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量陣列（GMVA）聯(lián)合阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）和格陵蘭望遠(yuǎn)鏡（GLT）獲得。

ALMA和GLT的參與提高了這個(gè)洲際望遠(yuǎn)鏡陣列的分辨率和靈敏度。

來(lái)自M87的射電輻射是由高能電子和磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生的，這種現(xiàn)象被稱為同步輻射。在3.5毫米波長(zhǎng)，新的觀測(cè)結(jié)果揭示了有關(guān)這些電子的位置和能量的更多細(xì)節(jié)。它們還揭示了一些關(guān)于黑洞本身的性質(zhì)：它不是“很餓”。它消耗物質(zhì)的速度很低，只將其中一小部分轉(zhuǎn)化為輻射。

M87黑洞陰影和強(qiáng)大噴流一起成像。上海市天文臺(tái) 供圖

北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所所長(zhǎng)何子山教授介紹，這次是在2019年人類首張黑洞照片的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步驗(yàn)證了大質(zhì)量黑洞的存在。并通過(guò)完整的成像，使人們進(jìn)一步了解了中央超大質(zhì)量黑洞附近的吸積流與噴流之間的聯(lián)系。

圖片來(lái)源：央視新聞

值得注意的是，實(shí)際上，這張?zhí)厥獾暮诙葱抡掌窃?018年4月14日至15日拍攝的。一張照片的沖洗耗時(shí)五年，克服了許多難題。

△最新拍攝的M87黑洞及噴流照片

M87是目前宇宙中所知質(zhì)量最大的黑洞之一，其質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的65億倍。它位于梅西耶87星系——即室女座星系團(tuán)中央巨橢圓星系的中心，距離地球約5500萬(wàn)光年。M87星系的中心黑洞能驅(qū)動(dòng)能量巨大的噴流，速度接近光速，可以延展至星系以外很遠(yuǎn)處。

M87黑洞全景藝術(shù)想象圖。上海天文臺(tái) 供圖

根據(jù)M87黑洞的質(zhì)量，科學(xué)家可以估算出它的黑洞事件視界直徑約為400億公里，而冥王星到太陽(yáng)的距離也僅為58億公里。

關(guān)于黑洞的形成，科學(xué)界目前認(rèn)為恒星質(zhì)量級(jí)的黑洞是由大質(zhì)量恒星演化晚期坍縮形成，但星系中央的超大質(zhì)量黑洞是如何形成的，仍是未解之謎。目前M87黑洞已演化到了穩(wěn)定階段，科學(xué)家們利用事件視界望遠(yuǎn)鏡及其它的多波段觀測(cè)數(shù)據(jù)得到的諸多限制來(lái)研究黑洞及其周圍環(huán)境的現(xiàn)狀，但仍無(wú)法回答黑洞形成階段的問(wèn)題。

每日經(jīng)濟(jì)新聞綜合央視新聞、澎湃新聞、上海天文臺(tái)

封面圖片來(lái)源：上海天文臺(tái)